浮床种植空心菜对罗非鱼养殖池塘水质的净化效果

郭忠宝 王柏明 阴晴朗 周毅 肖俊 梁军能 钟欢 罗永巨

摘要：【目的】分析评价浮床种植空心菜对罗非鱼养殖池塘水质的净化效果，为实现罗非鱼健康养殖和提质增效提供技术支持。【方法】在罗非鱼养殖池塘水面分别设覆盖率为10%、15%、20%和0（对照）的空心菜浮床，從池塘水质指标[溶解氧（DO）、pH、总磷（TP）、总氮（TN）、氨氮（NH4+-N）和亚硝酸盐氮（NO2--N）]、罗非鱼生长指标（体长和体重）、存活率和池塘产量等方面对比分析不同覆盖率空心菜浮床的净化效果及经济效益。【结果】在罗非鱼养殖池塘中搭建空心菜浮床，池塘水体pH基本维持在7.2～8.0，DO浓度维持在7.59～8.12 mg/L，透明度维持在45～51 cm，水温维持在28.5～32.5 ℃;空心菜浮床能有效控制池塘水体中的NH4+-N、NO2--N、TN和TP，且浮床覆盖率为20%的控制效果最佳。从试验第30 d起对照组罗非鱼的体重和体长均低于各浮床组，即在池塘中设空心菜浮床能促进罗非鱼的生长。对照组罗非鱼存活率（81.10%）显著低于各浮床组（94.90%～96.24%）（P<0.05，下同），各浮床组间的罗非鱼存活率差异不显著（P>0.05，下同）。在罗非鱼养殖产量方面，对照组池塘罗非鱼平均产量为17250.75 kg/ha，各浮床组池塘罗非鱼的平均产量为19291.95～19520.00 kg/ha，均显著高于对照组，但各浮床组间差异不显著。【结论】在罗非鱼养殖池塘中搭建浮床种植空心菜，能将池塘水体中的氮磷化合物控制在较低水平，减少罗非鱼疾病发生而提高其存活率，同时增加罗非鱼养殖的经济效益和环境效益，且以浮床覆盖率为20%的效果最佳。

关键字： 罗非鱼;生物浮床;空心菜;水质净化;生产指标;经济效益

中图分类号： S965.125                     文献标志码： A 文章编号：2095-1191（2019）06-1378-07

Abstract：【Objective】The aim was to analyze and evaluate the purification effects of floating bed cultivation with water spinach（Ipomoea aquatic） on the water quality of tilapia pond， and provide technical support for the healthy tilapia culture practice and water quality enhancement. 【Method】The water spinach floating beds with coverage rates of 10%， 15%， 20% and 0（control） were set up on the surface water of tilapia ponds， respectively. The purification effects and economic benefit of the floating beds were compared and analyzed from the aspects of water quality indexes [including the dissolved oxygen（DO）， pH， total phosphorus（TP）， total nitrogen（TN）， ammonia nitrogen（NH4+-N） and nitrite nitrogen（NO2--N）]， growth indexes（body length and body weight）， the survival rate and the total pond yield. 【Result】In tilapia culture pond with water spinach floating beds， the water pH， DO concentration， transparency， water temperature of the pond were basically maintained at 7.2-8.0， 7.59-8.12 mg/L， 45-51 cm and 28.5-32.5 ℃， respectively. The water contents of NH4+-N， NO2--N， TN and TP were effectively reduced by the floating bed， and the best effects occurred in the coverage of 20%. From day 30 of the experiment， the body weight and body length of tilapia in the control group were lower than those in different floating bed groups. That was to say， the growth of tilapia could be promoted by floating bed cultivation with water spinach in the tilapia pond. The survival rate of tilapia in the control group（81.10%） was significantly lower than those in the treatment groups（94.90%-96.24%）（P<0.05， the same below）， but there was no significant difference in survival rate among the treatment groups（P>0.05， the same below）. The average yield of tilapia in the control group was 17250.75 kg/ha， while in the treatment groups， it was 19291.95-19520.00 kg/ha， which was significantly higher than that in the control group. But there was no significant difference among the different treatment groups. 【Conclusion】Floating bed cultivation with water spinach in tilapia pond can maintain the nitrogen and phosphorus compounds at a low level， reduce the occurrence of tilapia diseases， improve the survival rate， and increase the economic and environmental benefits of tilapia pond culture. Finally the best effect is obtained when the coverage is 20%.

Key words： tilapia; bio-floating bed; water spinach; water quality purification; production index; economic benefits

收稿日期：2018-11-20

作者简介：*为通讯作者，罗永巨（1967-），博士，研究员，主要从事水生生物繁育与生态养殖研究工作，E-mail：lfylzc123@163.com。郭忠宝（1981-），主要从事渔业生态健康养殖技术推广研究工作，E-mail：65362393@qq.com

0 引言

【研究意义】罗非鱼是我国重要的淡水养殖品种之一，具有适应性强、食性广、生长快、繁殖力强等特点（朱华平等，2008）。广西是我国罗非鱼养殖的优势区域，罗非鱼产业已发展成为广西农业十大产业之一（管嘉俊等，2017）。目前，罗非鱼主要采用半封闭式静水池塘养殖，养殖过程中投入大量饲料和养猪场处理尾水，导致池塘内有机污染物不断累积，养殖水体环境恶化，造成病害频发及产品质量降低，已给整个罗非鱼养殖业造成较大经济损失（宋超等，2012）。水上栽培农业是利用生物浮床技术，将易在水中生长的经济作物种植于养殖池塘水面，通过根系的吸收和吸附作用将水体中氮、磷等营养物质转化成植物体，实现对池塘水质的即时控制（宁立等，2013;常雅军等，2017）。因此，研究生态浮床搭建对罗非鱼池塘水质的净化效果，对实现罗非鱼健康养殖和提质增效具有重要意义。【前人研究进展】目前，已有较多关于空心菜浮床对水质净化效果的研究报道。汪松美等（2013）分析了空心菜浮床+仿生植物系统对污染物的去除效果，证实空心菜生态浮床+仿生植物复合系统可实现对污染水体的强化净化，同时可有效抵抗空心菜植物腐烂对系统带来的冲击，确保复合系统的长期稳定运行。郭印等（2015）研究空心菜覆盖率对稻虾鳝共作稻田环沟水质的影响，结果发现20%的覆盖率对水体中氮磷化合物的净化效果最佳。张志山等（2015）探究了空心菜浮床对东平湖鲤养殖池塘水质的净化作用，结果显示，空心菜浮床能有效改善养殖水质，对氮磷化合物有明显的吸收净化效果。李建柱等（2016）通过研究空心菜浮床对鱼塘水质和微生物多样性的影响，发现空心菜浮床能促进微生态平衡，提高有益菌含量。高月香等（2017）研究表明，植入水生植物蕹菜（空心菜）和水芹后养殖池塘水体中的总氮浓度明显下降，叶绿素a削减率提升12.6%，且空心菜对水质改善的效果优于水芹，但差异不显著。陈华等（2018）研究表明，空心菜和薄荷在循环养殖水中均能正常生长，二者对循环养殖水体中的氮、磷和五日生化需氧量（BOD5）去除效果均较好，且空心菜去除效果略优于薄荷。何海生（2018）通过室内养殖试验和野外池塘养殖试验证实，种植空心菜能有效改善南美白对虾养殖水环境，且能促进南美白对虾生长、提高其成活率及免疫力。郑尧等（2018）研究发现，空心菜—水芹轮作模式能显著降低养殖池塘水体中的总有机碳（TOC）、氨氮（NH4+-N）、硝态氮（NO3--N）、磷（P）指标及底泥中TOC、总氮（TN）、总磷（TP）指标。【本研究切入点】生态浮床在罗非鱼养殖上的应用目前已有较多研究报道（史丽娜等，2015;郑尧等，2016，2017），其中浮床种植空心菜对罗非鱼养殖的影响主要集中在池塘污染物去除效果方面，鲜见对池塘水质及罗非鱼综合影响的相关研究报道。【拟解决的关键问题】从池塘水质、罗非鱼生长、存活率和池塘产量等方面，分析评价浮床种植空心菜对罗非鱼养殖池塘水质的净化效果，为实现罗非鱼健康养殖和提质增效提供技术支持。

1 材料与方法

1. 1 试验材料

试验用罗非鱼苗种为广西水产科学研究院武鸣罗非鱼良种繁育示范基地（广西罗非鱼遗传育种中心）选育的桂非1号，平均规格为4 cm/尾。试验在广西百祥水产有限责任公司水产养殖基地开展，共使用4口池塘，池塘面积分别为1.20、0.87、0.60和0.67 ha，所有池塘水深均為2 m。罗非鱼的放养情况如表1所示。生物浮床利用PVC管（50 mm）和配套的弯头作框架，面积为6 m2 （3 m×2 m），利用网片作为种植空心菜的载体，由上层固定植物的粗网（2 cm×2 cm）和下层保护植物根部的细网（2 mm×2 mm）构成。空心菜秧苗去叶后剪成10 cm左右且带有腋芽或顶芽的小段，固定在浮床上层粗网的网目内，每个网目内固定2～3棵，间距20 cm×20 cm。将栽培植物的空心菜浮床放入池塘中，使用尼龙绳将浮床连在一起，并固定在池塘中。

1. 2 养殖管理

池塘水面设空心菜浮床覆盖率分别为0（对照）、10%、15%和20%，罗非鱼苗种放养规格及放养密度一致（表1）。饲料投喂遵循“四定”原则，每天投喂2次，幼鱼期投喂量一般保持在总体重的8%以上，成鱼期投喂量一般不超过总体重的3%。每隔15 d使用生石灰对池塘进行消毒1次，用量为50～100 kg/ha。试验期间不定时换水，全程使用增氧设备，日常进行少量补水保持水位不变。每隔20 d收割浮床上的空心菜1次，避免空心菜聚集过多造成浮床坏。

1. 3 样品采集及指标测定

分别在试验开始后第0、30、60、90和120 d上午10：00采用五点法采集池塘水样，即在池塘的中央和四角拐角处设置采样点，其中一个拐角处为进水口。采集水面下50 cm处的水样2 L，按照《水和废水监测分析方法》（国家环境保护总局，2009），分别测定溶解氧（DO）、pH、TP、TN、NH4+-N和亚硝酸盐氮（NO2--N）。采集水样的同时以手撒网抽样罗非鱼，每次随机抽取30尾罗非鱼，分别测量其体长和体重。试验结束后，干塘捕捞，统计各池塘的养殖产量和存活率。

1. 4 统计分析

试验数据采用SPSS 20.0进行单因素方差分析（One-way ANOVA）。

2 结果与分析

2. 1 空心菜浮床对罗非鱼养殖池塘水质指标的影响

2. 1. 1 空心菜浮床对罗非鱼养殖池塘水体pH、DO、透明度和水温的影响 由表2可看出，各处理组池塘水体pH差异不明显，基本维持在7.2～8.0，符合GB 11607—1989《渔业水质标准》。各处理组池塘水体DO浓度维持在7.45～8.12 mg/L，能满足罗非鱼日常活动需求，且3个浮床组池塘水体的DO浓度在整个试验周期内均高于对照组。在池塘水体透明度方面，对照组池塘水体的透明度随时间推移而逐渐降低，各浮床组池塘水体的透明度则维持在45～51 cm。各处理组间的水温基本一致，维持在28.5～32.5 ℃。

2. 1. 2 空心菜浮床对罗非鱼养殖池塘水体NH4+-N和NO2--N浓度的影响 由图1-A可看出，对照组池塘水体NH4+-N浓度在第60 d时达最高值（1.56 mg/L），此后均维持在1.22 mg/L以上，从第30 d起均显著高于各浮床组（P<0.05，下同）。各浮床组池塘水体NH4+-N浓度在养殖前期呈显著上升趋势，中后期则呈显著下降趋势，至第120 d时池塘水体中的NH4+-N浓度与试验前（第0 d）差异不显著（P>0.05，下同）。其中，10%浮床组和15%浮床组池塘水体NH4+-N浓度在第60 d达最高值，分别为1.24和1.11 mg/L;20%浮床组池塘水体NH4+-N浓度则在第30 d达最高值（1.19 mg/L）。在池塘水体NO2--N浓度方面（图1-B），对照组池塘水体NO2--N浓度在第60 d时达最高值（0.48 mg/L），此后维持在0.28 mg/L以上，也从第30 d起显著高于各浮床组。在整个试验周期内，10%浮床组池塘水体NO2--N浓度维持在0.01～0.12 mg/L，15%浮床组维持在0.01～0.06 mg/L，20%浮床组维持在0.01～0.04 mg/L，均处于罗非鱼的适宜生存范围内。可见，在养殖池塘中设空心菜浮床能有效控制水体中的NH4+-N和NO2--N，且浮床覆盖率为20%的控制效果最佳。

2. 1. 3 空心菜浮床对罗非鱼养殖池塘水体TN和TP浓度的影响 由图2-A可看出，对照组、10%浮床组和15%浮床组的池塘水体TN浓度在整个试验周期内均呈显著上升趋势。对照组池塘水体TN浓度范围为1.86～7.13 mg/L，增幅为5.27 mg/L;10%浮床组的TN浓度范围为1.43～4.36 mg/L，增幅为2.93 mg/L;15%浮床组的TN浓度范围为1.53～3.23 mg/L，增幅为1.70 mg/L;20%浮床组池塘水体TN浓度从第60 d起显著低于其他处理组。在池塘水体TP浓度方面（图2-B），对照组池塘水体TP浓度呈先升后降的变化趋势，各浮床组池塘水体TP浓度在整个试验周期内则呈逐渐下降趋势。从第30 d起对照组池塘水体TP浓度均显著高于各浮床组，而从第60 d起10%浮床组池塘水体TP浓度显著高于15%浮床组和20%浮床组。可见，空心菜浮床能对养殖池塘水体中的TN和TP进行有效控制，且浮床覆盖率为20%的控制效果最佳。

2. 2 空心菜浮床对罗非鱼生长的影响

由表3可知，从第30 d起对照组罗非鱼的体重和体长均低于各浮床组。10%浮床组罗非鱼的体重在第30和60 d时显著低于15%浮床组和20%浮床组，但从第90 d起与15%浮床组和20%浮床组的差异不显著。在罗非鱼的体长方面，10%浮床组与15%浮床组间的差异不显著;20%浮床组在第30 d时显著低于另外2个浮床组，在第90 d时却显著高于另外2个浮床组。说明在池塘中设空心菜浮床能促进罗非鱼的生长。

2. 3 空心菜浮床对罗非鱼养殖产量及其成活率的影响

在养殖中后期，对照组池塘中有少量罗非鱼发病死亡，经鉴定为罗非鱼链球菌病。如表4所示，对照组、10%浮床组、15%浮床组和20%浮床组的罗非鱼存活率分别为81.10%、94.90%、95.71%和96.24%，對照组与各浮床组间差异显著。在罗非鱼养殖产量方面，对照组池塘的罗非鱼总收获量为11558 kg，平均产量为17250.75 kg/ha;各浮床组池塘罗非鱼的平均产量为19291.95～19520.00 kg/ha，均显著高于对照组，但各浮床组间差异不显著。可见，空心菜浮床能有效提高罗非鱼的养殖存活率，同时增加罗非鱼养殖产量。

3 讨论

3. 1 浮床种植空心菜对养殖水体的净化作用

空心菜具有发达的根系，生长时能依靠根系从池塘水体中摄取营养物质，从而降低水体中营养物质的浓度（操家顺等，2006;陈家长等，2010）。空心菜还具有很强的泌氧能力，在生长过程中，空气中的氧气通过其通气组织传递到水面下的根系组织，盈余的氧气则通过空心菜根系进入池塘水体，在空心菜根区形成富氧环境（胡绵好，2008）。此外，空心菜根部及其附着物的呼吸作用，会在空心菜根部形成厌氧环境。Huetta等（2005）研究发现，当空心菜根区富氧和厌氧微环境同时或交替出现时，能为各种微生物提供适宜的生长环境，而促进营养物质的转化。本研究结果也表明，20%浮床组对罗非鱼养殖池塘水体氮磷化合物的去除效果较10%浮床组优，说明适当提高浮床的覆盖率有助于净化水质。但并非无限制提高植物浮床覆盖率对池塘养殖均有利，已有研究发现当浮床覆盖率达一定程度时，水生植物和鱼类会竞争水体中的DO（邴旭文和陈家长，2001）。透明度在一定程度上能反映出池塘中的藻类密度。本研究发现在养殖后期，设有空心菜浮床的池塘水体透明度远高于对照组池塘，说明空心菜浮床能在一定程度上控制池塘藻类密度，其原因是空心菜发达的根系对残饵、有机碎屑和藻类等具有良好的滤除作用，当根系滤除达到一定程度时，根系间的空隙缩小，滤除效果进一步增强（宋海亮，2005）;但周小平等（2005）认为浮床抑制藻类主要是通过对水体中的营养物质竞争吸收来实现。

3. 2 浮床种植空心菜对养殖罗非鱼的影响

空心菜浮床对养殖鱼类的影响是通过改善养殖环境来实现。本研究结果表明，在罗非鱼养殖池塘中搭建空心菜浮床，养殖环境得到明显改善，氮磷化合物浓度均在罗非鱼的适宜生存范围之内;对照组池塘水体中的氮磷化合物浓度则在整个试验周期内呈上升趋势，尤其是养殖中后期浓度偏高。李波等（2011）研究发现，当养殖水体的氮磷化合物浓度过高时，鱼类摄食量下降，即显著影响鱼类的生长。鱼类在生长发育过程中对环境的依赖性较强，极易受环境因素的影响。在本研究的养殖中后期，对照组池塘水体中的氮磷化合物浓度明显升高，水体透明度持续下降，水体环境较差，罗非鱼的生长受到抑制。养殖水体中氮磷化合物浓度升高，还会对鱼类的免疫力造成一定影响（Lemarié et al.，2004）。高浓度（0.18～0.20 mg/L）非离子氨会抑制虹鳟的非特异性免疫，进而降低其对病毒的抵抗力（Hurvitz et al.，1997）。本研究结果表明，对照组罗非鱼存活率（81.10%）显著低于各浮床组（94.90%～96.24%），是否与其免疫力提高有关尚需进一步研究确认。此外，空心菜浮床能隔离阳光对池塘水体的照射加温，浮床组比对照组池塘的水温低0.5～1.0 ℃，在一定程度上能降低罗非鱼链球菌病的发病概率。这与卢迈新（2010）发现罗非鱼链球菌发生与水温有一定关系的观点一致，即温度越高，链球菌病的发病概率越高。

3. 3 浮床种植空心菜养殖罗非鱼的经济效益

雷莹等（2014）调查显示，广西地区养殖罗非鱼的肥水投入平均为1582.35元/ha，约占总投入的3%。猪—鱼结合的养殖模式能有效节约罗非鱼养殖过程中的肥水成本，具体表现为猪场养殖肥水能提高池塘水体的初级生产力，促进藻类和浮游生物大量生长繁殖。罗非鱼属于杂食性鱼类，可摄食多种藻类和浮游生物，即肥水活动能为罗非鱼提供大量的天然饵料，减少养殖过程中的饲料投入。本研究结果显示，在养殖池塘中搭建空心菜浮床，罗非鱼的平均存活率提高了14.52%（绝对值），进一步说明在养殖池塘中搭建植物生态浮床，能有效控制水体中的氮磷化合物，改善养殖环境，提高鱼类的存活率，进而增加养殖效益。此外，空心菜是一种常见的蔬菜，也是畜禽等动物的青储饲料，在整个试验周期内每隔20 d收割1次，也产生一定的经济效益。

4 结论

在罗非鱼养殖池塘中搭建浮床种植空心菜，能将池塘中水体的氮磷化合物控制在较低水平，减少罗非鱼疾病发生而提高其存活率，同时增加罗非鱼养殖的经济效益和环境效益，且以浮床覆盖率为20%的效果最佳。

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（責任编辑 兰宗宝）